铸造装备应用物联网系统的可行性分析

吴剑

（江苏省江阴市虹桥四村33幢103室，江苏江阴214431）

·铸造设备·

铸造装备应用物联网系统的可行性分析

吴剑

（江苏省江阴市虹桥四村33幢103室，江苏江阴214431）

主要介绍了铸造生产中铸造装备应用物联网系统局域范围的监控尝试。分别对双质体振动落砂机、自硬砂混砂机、大型振实台进行实时监控并进行实时调整的工作尝试。探索铸造装备在铸造生产中利用物联网系统，提高生产管理水平的可行性和必然性。

物联网系统；铸造装备；可行性

在市场经济大力发展的今天，铸造业的大力发展和技改力度在逐年加大。绿色环保，再利用能源的风电崛起、交通高铁、矿山行业的发展，促进了铸造业的不断深入和技改突破。使铸造生产提出了更新、更高的铸造工艺要求，也为铸造机械化装备提出了更新的要求。如铸造装备能满足专业化铸造生产的，大生产能力的、低能耗环保的、人机和谐的机械化产品等。

在这种大市场、大环境下，如何使铸造装备去适应市场、挑战市场、满足市场，从中获得发展壮大；如何使铸造装备在技术上，控制检测上达到一定的技术水平（准），符合人机和谐的工作环境，都是摆在我们面前探索的重大课题。

在铸造生产中，铸造装备是提高生产效率的关键。铸造生产线上的铸造装备相互匹配和生产能力的协调非常重要，这就需要专业工程技术人员的工艺性设计，专业制造企业的生产、安装、调试和试生产等一系列的复杂工作。如果安装人员对铸造工艺很了解，对机械装备很了解，对装备性能很了解，那么这种安装调试工作会顺利很多，但现实中往往做不到。单从装备的机构性能来说，就有很多变数要进行控制和调试。如机械性能，活动是否灵活可靠；运动性能，运转是否可靠正确；生产性能，生产能力是否符合设计要求，满足生产条件以及设计问题造成的影响等等。这种调试方式和过程，往往造成很大的人力浪费，财力浪费和时间的浪费，直至影响竣工期。

铸造生产工序中振动落砂机是落砂工步的常用装备。一般出厂都做了空载试验或小载荷量的负荷试验。

生产现场安装时会出现多种因素，影响落砂机的正常工作。如土建基础的水平精度、地脚螺栓紧固措施、空载试验的环境干扰和负载试验时不同载荷的变化值，均直接地反映了落砂机的工作使用性能。其主要技术指标体现在落砂机的有效载荷、电流量、振幅值、频率变化和噪音等。而间接反映的是弹簧刚度、激振力和落砂机质量的比值等。

同样生产现场自硬砂混砂机的安装，也会影响混砂机的正常工作。如土建基础的可靠、稳固性，混砂输送能力和搅拌输送的匹配性，液料分布的均匀性以及主电机的电流值、噪音等，直接反映了混砂机的性能和生产能力。

生产线上调试的诸多因素将直接影响到工程进度。那么调试中出现的诸多因素、诸多变数能否在安装前或出厂前就加以解决呐。回答是肯定的。排除这些因素后，则对其他需要在安装时或安装后进行调试来解决的，可进行实时检测，实时监控来解决。

生产线上针对每一个单机设备或某个重要设备，进行实时监控。通过调试中的数据采集、指标积累，通过某种途径，进行分析处理，形成一个可控制的有效工作区域（范围），达到符合机械装备的使用性能。这对工程项目中的调试、生产操作的过程要优化的多，简单的多，其效率也要高的多。

1 对物联网系统的引入

物联网的概念是在1999年提出来的。物联网的英文名称：“The Internet of Things”。其含意：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网的基础上的延伸、扩展的一种网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网的推广将会成为经济发展的又一个驱动力，为产业开拓提供又一个潜在机会。物联网的概念打破了传统的思维，其前景非常广阔，它将极大地改变人们的生活、生产和工作。

物联网技术是一项综合性的技术，是一个系统。不同的行业会有不同的应用。物联网系统描述的是一个产业链的系统，描述的是一个充满智能化领域。在物联网的世界里，把新一代的IT技术充分运用在各行各业之中，在此基础上，改善人们在精细和动态的方式去管理生活和生产，达到智能状态，提高资源利用率，生产力水平，改善人与自然的关系。

物联网在实际应用中需要各行各业的参与，针对局域性的开发，可通过对物体属性进行标识。属性包括静态属性和动态属性。静态属性可直接存储在标识内，动态属性则是先由传感器进行实时探测或利用射频自动识别技术，将传感器读取获得的信息转换为适合网络传输的数据格式，进行数据采集，再按设定的要求进行分析处理，处理由系统的处理中心进行。这种处理中心可能是分布方式的，也可能是集中方式的，最后达到目标设定值或结果。

如果利用这种网络技术、数据库技术、中心处理技术，实现铸造生产的远程监控，进行实时检测，并达到改善生产状态，改善人机和谐和环境影响，将是铸造业的一个重大技术突破和创新。

我们设想，在铸造生产现场建立一个局域性的物联网系统，实时监控生产现场的生产能力、安全隐患和设备的故障情况，这对生产现场提高效率，降低成本，减轻人员劳动强度都有很大的潜在优势。

这时物联网系统的真正意义将全力的发挥出来。其价值才会真正突显出来，而受益者，将是开拓者、倡导者和应用者。

2 利用物联网系统的优势

在铸造生产现场建立一个局域性的物联网系统，实时监控生产现场的生产能力，安全隐患和设备故障情况。这对选择采集数据的监控点很重要。我们可以通过已确定的设备主要技术参数来进行标识，并作为判别依据，建立测试数据库，利用视频监控或远程监控对现场进行测试监控，最终实现生产效益的提高。

利用物联网系统，可以先从单机上做尝试。如落砂机，再扩展到多台单机的实时监控，再逐步发展向生产单元，如落砂工步单元，型砂混制单元和旧砂再生单元等。更进一步的发展，可以向生产全线的规模进行实时监控，并实现局域范围内的物联网系统，实现大规模自动化控制的生产线，来满足提高效益，降低成本的可能。

如果从铸造装备的局域考虑，铸造生产的市场是一个庞大的作业队伍。利用物联网系统先从单个生产厂家实现，再扩展到多个生产车间，多个生产厂家，这样形成的网络系统，再经过处理中心进行分析处理，获得诊断结果。同时利用这种网络系统，预警和预报监控中存在的问题，获得及时处理，及时防范等。这对生产全过程的产能、安全、人力配置等都能达到一定的成效。

物联网系统的发展应用将成为新一个经济增长点，并体现一种技术进步的标志性产物。

补充说明一点：可以借助和发挥工业自动化网络控制系统，即实时工业以太网系统的应用技术。以太网作为一个特殊的网络，直接面对生产过程和控制。辅助物联网进行多个网络节点的协调，完成自控任务。以太网通常满足实时性、确定行、可靠性、安全性和工作环境恶劣的适应性。

实时工业以太网是一种用于工业自动化领域的创新。而物联网则是一项满足全球智能化感知的技术创新，一项具有战略性的技术创新。

3 可以初步确定的标识

针对物联网系统的特点，首先要对属性进行标识。在铸造装备中可选择几个重点设备进行判定，确立被检目标。

1）例如：振动落砂机可进行现场的实时监控或叫远程监控。分别对有效载荷、电流、振幅、频率、噪音建立目标进行控制检测，再进行相关的数据集约分析处理，作出判断，输出结果。

2）例如：树脂砂混砂机可现场实时检测，分别对主电机电流、出砂流量、混合时间，再对液料配比进行实时检测，得出最佳混合比的型砂制备参数。

3）例如：机械式翻转合箱机的实时检测，控制其翻转速度、定位精度、动作节拍的合理等功能。实现其自动化操作的性能水平。

4）再如：大型振动台的实时检测，控制其载荷、电流、频率、振幅来实现高效的振实成型性能。

上述作为单机可控制性，在实时监控中要容易的多，但作为检测数据的分析诊断，并应用到物联网系统要复杂的多，而且还应最大限度地将检测网点分布到生产线的各个角落，去满足区域范围的监控、管理和提高。发现问题，及时调整、及时处理，甚至对违章操作也是一种监管。

4 局域范围的尝试

应用物联网系统，来对铸造生产及装备实时进行检测、监控。通过实时采集的数据进行有效的分析处理，达到人机和谐的生产环境和工作环境，并获得良好的经济效益。

借助物联网系统的先进管理技术，来为铸造生产和铸造装备服务，这是一种技术创新的尝试。也是在物联网系统中进行局域范围的有限尝试。或许，这种尝试获得推广和发展，将对铸造产业的发展，又一个创新和提高。

随着网络系统的不断发展，完善，物联网系统的应用和普及也随之发展。这种网络系统还将渗透到工厂的环保、能源再利用等专业上，实现全方位的网络监控，这时，物联网系统的真正涵义将进一步体现和更广泛的作用。

铸造生产作为一个传统的行业，已形成基本的生产体系。利用这种体系，应用物联网系统，作为一个平台展现并形成示范，并在局域范围内获得尝试成功，则可让更多的行业感受到应用物联网系统的价值和时代意义。

5 目标展望

在铸造业，利用铸造装备专业生产条件，这个局域范围，来尝试应用物联网系统技术，来创新和发展铸造装备技术水平，并满足和适应铸造生产的新工艺、新要求，这是一个具有时代意义的目标前景。其主要创新点，在于对铸造生产现场进行远程监控，实时检测，并进行数据补偿处理，达到铸造生产和铸造装备的功能条件的改善，功能合理协调匹配到最佳集合点。

作为局域范围的尝试，可以分步进行，分布实施。将铸造生产线，分为几个单元，再在单元系统上实现局域性物联网系统。这些单元主要有铸造落砂单元、型砂制备单元、造型分型合箱单元和砂处理单元等。完成局域的一个单元，可推广到其他单元，再全生产线系统，类似于以太网系统的工业自动化控制过程。这样构成的一个铸造生产线局域物联网。又可推广到其它铸造生产线上，或者跨企业的生产线上、跨区域性的铸造生产线上，这样的局域范围可适应更好的物联网的发展壮大。这时，我们再来看物联网系统的规模和成效。

作为产业化前景，最终的目标会促进铸造生产产能的大提高，作业环境的大改善、装备（使用寿命）可靠性大提高、人机和谐的理性更完备等。

6 有关专家对物联网的阐述

根据相关报导，物联网方面的专家对物联网进行了专业性阐述。

首先物联网正成为一个新兴的广泛关注的热点话题。国家传感网标准化工作组正在从标准化的角度，给传感网或物联网一个比较明确的定义；物联网正处于关键技术研发和规模化应用的初始阶段；所说的移动通信网、互联网、物联网三个网系，其内涵和功能是不一样的；移动通信网是信息传输的网络，是人和人的互联；是网络中的客流系统。

互联网联接的是虚拟的信息空间；是信息的共享的网络。物联网（传感网）是物和物的互联，是感知的网络，是网络中的物流系统。三者分别是信息传输的网络，信息共享的网络和信息感知的网络。

物联网广泛应用于交通、环保、政务、消防、电网和家居等行业。以物联网为代表的信息获取技术的突破，将从虚拟信息空间，人人互联，发展到对现实物理世界的感知，为信息传输和信息处理，提供更为丰富的需求和强大的发展动力。

The Feasibility Analysis of Internet of Things System Applied in Foundry Equipment

WU Jian
（No.33 building the Forth Hongqiao Village Jiangyin City Jiangsu province，Jiangsu Jiangyin 214400，China）

This paper introduces the trial monitoring to the internet of things system applied in foundry equipment.The doublematter shakeout machine,self-hardening sand mixer and heavy jolt table were made trial real time monitoring and adjustment.The internet of things system applied in foundry equipment has feasibility and necessity to improve production management standards.

internet of things system,foundry equipment,feasibility

C931

A

1674-6694（2010）04-0007-03

2010-07-06

吴剑（1958-），男，工程师。